(57)【要約】  インクジェットヘッド（１）のノズルプレート（２１）は、圧力室と連通する連通部（２１２）と、連通部（２１２）と連通し、アクチュエータによる圧力室の体積変化によって、圧力室から連通部（２１２）を介して流れ込むインクを外部に吐出するノズル（２１１）と、未吐出のインクを循環させるための循環流路部（２１３）とを有する。連通部（２１２）は、少なくとも１つのテーパー壁（２１２ａ）を有する。テーパー壁（２１２ａ）は、圧力室側からノズル（２１１）側に向かうにつれて連通部（２１２）の開口面積が小さくなるように傾斜している。循環流路部（２１３）は、少なくとも１つのテーパー壁（２１２ａ）を貫通するようにノズルプレート（２１）に設けられて、連通部（２１２）と連通している。
2018061543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容する圧力室を有し、前記圧力室の体積を変化させるアクチュエータと、
前記圧力室と連通する連通部と、前記連通部と連通し、前記アクチュエータによる前記圧力室の体積変化によって、前記圧力室から前記連通部を介して流れ込むインクを外部に吐出するノズルと、未吐出のインクを循環させるための循環流路部とを有するノズルプレートとを備え、
前記連通部は、少なくとも１つのテーパー壁を有しており、
前記テーパー壁は、前記圧力室側から前記ノズル側に向かうにつれて前記連通部の開口面積が小さくなるように、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対して傾斜しており、
前記循環流路部は、前記少なくとも１つのテーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している、インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、四角錐、円錐、楕円錐のいずれかの側面によって規定される形状と略等しい、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、四角錐の側面によって規定される形状と略等しく、
前記循環流路部は、隣り合う２つの前記テーパー壁の連結部を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しく、
前記循環流路部は、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうち、前記連通部の外形が横長となる方向の一端側で前記テーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しく、
前記循環流路部は、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうち、前記連通部の外形が横長となる方向とは異なる方向の一端側で前記テーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記テーパー壁の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度は、３０°以上６０°以下である、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記ノズルは、開口径が一定のストレートノズルである、請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記ノズルは、前記圧力室側からインクの吐出側に向かうにつれて開口面積が小さくなるように、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対して側面が傾斜したテーパーノズルを含む、請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記連通部の前記テーパー壁の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度をα（°）とし、前記テーパーノズルの前記側面の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度をβ（°）としたとき、
α＜β
である、請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
β＞６０°
である、請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記ノズルプレートの厚さ方向の沿った前記ノズルの高さは、５０μｍ以下である、請求項１から１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
前記循環流路部は、前記連通部から流れ込む前記未吐出のインクの流路方向を変える流路変更部を有している、請求項１から１１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、圧電体に電圧を印加したときの前記圧電体の伸縮によって、前記圧力室を覆う振動板を振動させることにより、前記圧力室の体積を変化させるベンドモード型である、請求項１から１２のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、圧電体の分極方向と直交する方向に電界を加えて発生する前記圧電体のせん断変形により、前記圧力室の体積を変化させるシェアモード型である、請求項１から１２のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる、インクジェットプリンタ。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記連通部をウェットエッチングで形成する、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１７】
請求項１から１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記循環流路部をウェットエッチングで形成する、インクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドとして、例えば特許文献１および２に開示されたものがある。特許文献１では、ノズルプレートに設けられるノズルを、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部との２段穴で構成し、第１ノズル部および第２ノズル部を、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けることで、インク滴の吐出方向をノズルの中心軸方向に揃えて、安定したインク吐出特性を発揮するようにしている。また、特許文献２では、圧力室内のインクを、連通路を介してノズルから吐出する構成において、上記の連通路を回収路を介して共通回収路と接続し、これによって、余剰のインクを共通回収路を介して循環させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９２９２７６号公報（段落〔００２２〕、図２等参照）
【特許文献２】特許第５４７５３８９号公報（段落〔００４７〕、図４等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、インクジェットヘッドには、様々なインク種を扱えること、液滴サイズを自由に変えられること（特に大液滴のインク吐出が可能であること）、インクの高速吐出が可能なこと、などの性能が要求されている。インク種としては、染料インクや顔料インクがあるが、特に顔料インクを用いた場合、顔料は沈降してノズル近傍に滞留しやすいため、ノズルの詰まりや吐出性能の悪化が生じやすくなる。また、大液滴のインク吐出や高速吐出に対応するためには、インクの吐出後に、圧力室内のインクをノズル内にスムーズに補充する特性（いわゆるリフィル性）を向上させることが必要とされる。【０００５】
この点、特許文献１のように、ノズルプレートに設けられるノズルを２段穴で構成した場合、大径の第２ノズル部から小径の第１ノズル部に向かってインクが流れるときに、大径の第２ノズル部の底面（小径の第１ノズル部の上面）がインクの流れの抵抗となる（インクの流れ方向に対して上記底面が直交するため）。その結果、圧力室からノズルへのインクのリフィル性が低下し、大液滴のインク吐出やインクの高速吐出には対応できなくなる。また、上記流れ方向に対して直交する面（大径の第２ノズル部の底面）が存在するため、顔料インクを用いた場合に、上記底面に顔料が滞留しやすくなる。その結果、上述したように、上記顔料に起因するノズルの詰まりや吐出性能の悪化が生じやすく、インクの吐出が不安定になる（例えばインクの吐出方向や吐出速度が変化する）。【０００６】
また、特許文献２の構成では、インクを循環させるための回収路は、ノズルが形成されたノズルプレートから離れた基板位置に形成されている。このため、ノズル近傍に沈降した顔料を効率よく回収路を介して回収することができない。その結果、上記と同様に、滞留した顔料によってノズルの詰まりが発生したり、インクの吐出が不安定になる。【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、圧力室からノズルへのインクのリフィル性を向上させて、大液滴や高速でのインク吐出に対応するとともに、沈降しやすい粒子（例えば顔料）を含むインクを用いた場合でも、ノズル近傍に沈降した余分な粒子を効率よく回収して、ノズルの目詰まりの発生を抑え、インク吐出も安定して行うことができるインクジェットヘッドと、そのインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタと、インクジェットヘッドの製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、以下の構成または製造方法によって達成される。【０００９】
すなわち、本発明の一側面に係るインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室を有し、前記圧力室の体積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室と連通する連通部と、前記連通部と連通し、前記アクチュエータによる前記圧力室の体積変化によって、前記圧力室から前記連通部を介して流れ込むインクを外部に吐出するノズルと、未吐出のインクを循環させるための循環流路部とを有するノズルプレートとを備え、前記連通部は、少なくとも１つのテーパー壁を有しており、前記テーパー壁は、前記圧力室側から前記ノズル側に向かうにつれて前記連通部の開口面積が小さくなるように、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対して傾斜しており、前記循環流路部は、前記少なくとも１つのテーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している。【００１０】
本発明の他の側面に係るインクジェットプリンタは、上述したインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる。【００１１】
本発明のさらに他の側面に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上述したインクジェットヘッドを製造する製造方法であって、前記連通部をウェットエッチングで形成する。【００１２】
本発明のさらに他の側面に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上述したインクジェットヘッドを製造する製造方法であって、前記循環流路部をウェットエッチングで形成する。
【発明の効果】
【００１３】
アクチュエータによる圧力室の体積変化によって、圧力室からノズルプレートの連通部を介して流れ込むインクを、ノズルから外部に吐出する構成において、連通部は、少なくとも１つのテーパー壁を有している。テーパー壁の傾斜により、流路抵抗が小さくなって、連通部からノズルに向かってインクがスムーズに流れ込むようになるため、圧力室からノズルへのインクのリフィル性を向上させることができる。したがって、大液滴や高速でのインク吐出に対応する（そのようなインク吐出を容易に行う）ことが可能となる。【００１４】
また、循環流路部は、連通部のテーパー壁を貫通するようにノズルプレートに設けられて、連通部と連通している。つまり、循環流路部は、ノズルが設けられたノズルプレートと同じプレートに設けられている。このため、循環流路部をノズル近傍に位置させることができ、沈降しやすい粒子を含むインクを用いた場合でも、ノズル近傍で沈降した余分な粒子を連通部を介して効率よく循環流路部に導いて回収することができる。その結果、上記粒子によるノズルの目詰まりの発生を抑えることができる。また、上記粒子の回収により、上記粒子がノズルに存在することによってインクの吐出方向や吐出速度が変化するのを抑えることも可能となり、インクの吐出を安定して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す斜視図である。
【図２】上記インクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】図２中の（III）−（III）線に沿う部分で切断した上記インクジェットヘッドの断面図である。
【図４】上記インクジェットヘッドのヘッドチップの平面図である。
【図５】図４中の（Ｖ）−（Ｖ）線に沿う部分で切断した上記ヘッドチップの断面図である。
【図６】図２中の（VI）−（VI）線に沿う部分で切断した、上記インクジェットヘッドのインク流路部材の断面図である。
【図７】上記インクジェットプリンタが備える循環機構の構成を模式的に示す説明図である。
【図８】上記インクジェットヘッドの圧電素子の断面図である。
【図９Ａ】上記インクジェットヘッドのノズルプレートの一構成例を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡにおけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図１０】上記ノズルプレートの他の構成例を示す断面図である。
【図１１】上記ノズルプレートのさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１２】上記ノズルプレートの連通部の他の例を示す平面図である。
【図１３】上記連通部のさらに他の例を示す平面図である。
【図１４】上記連通部のさらに他の例を示す平面図である。
【図１５】上記ノズルプレートの循環流路部の他の形成位置を示す平面図である。
【図１６】上記循環流路部のさらに他の形成位置を示す平面図である。
【図１７】上記循環流路部のさらに他の形成位置を示す平面図である。
【図１８】シェアモード型のインクジェットヘッドのヘッドチップを一部破断して示す斜視図である。
【図１９】図１８におけるVIII−VIII線矢視断面図である。
【図２０】図１８のインクジェットヘッドの圧力室プレートの製造工程の一部を示す断面図である。
【図２１】上記圧力室プレートの製造工程の一部を示す斜視図である。
【図２２】上記圧力室プレートの製造終了時の断面図である。
【図２３】上記圧力室プレートのインク吐出時の駆動壁の形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をＡ〜Ｂと表記した場合、その数値範囲に下限Ａおよび上限Ｂの値は含まれるものとする。
【００１７】
なお、以下の説明では、ラインヘッドを用いた構成（記録媒体の搬送のみ）で描画を行う１パス描画方式での実施形態を例にして説明するが、それ以外の描画方式であってもよく、例えば、スキャン方式やドラム方式を用いた描画方式を採用してもよい。
【００１８】
また、以下の説明では、記録媒体Ｋの搬送方向を前後方向、記録媒体Ｋの搬送面において当該搬送方向に直交する方向を左右方向とし、前後方向および左右方向に垂直な方向を上下方向として説明する。
【００１９】
〔インクジェットプリンタの概略〕
図１は、インクジェットプリンタの概略の構成を示す斜視図である。インクジェットプリンタ１００は、プラテン１０１、搬送ローラ１０２、ラインヘッド１０３・１０４・１０５・１０６、およびインクの循環機構１０７（図７参照）等を備えている。なお、循環機構１０７の詳細については後述する。
【００２０】
プラテン１０１は、上面に記録媒体Ｋを支持しており、搬送ローラ１０２が駆動されると、記録媒体Ｋを搬送方向（前後方向）に搬送する。
【００２１】
ラインヘッド１０３〜１０６は、記録媒体Ｋの搬送方向（前後方向）に直交する幅方向（左右方向）に長尺状に設けられているとともに、搬送方向の上流側から下流側にかけて並列に設けられている。そして、ラインヘッド１０３〜１０６の内部には、後述するインクジェットヘッド１（図２等参照）が少なくとも１つ設けられており、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）のインクを記録媒体Ｋに向けて吐出する。
【００２２】
〔インクジェットヘッドの概略構成〕
図２は、インクジェットヘッド１の分解斜視図であり、図３は、図２中の（III）−（III）線に沿う部分で切断したインクジェットヘッド１の断面図である。インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２（ヘッド基板）、保持板３、接続部材４およびインク流路部材５等を備えている。
【００２３】
ヘッドチップ２は、複数の基板が積層されて構成されており、最下層には、インクを吐出するノズル２１１が設けられている。ノズル２１１は、インクを収容する圧力室２３１と連通している。また、ヘッドチップ２の上面には、駆動素子としての圧電素子２４が設けられている。なお、圧電素子２４の詳細については後述する。圧電素子２４の変位によって、ヘッドチップ２の内部の圧力室２３１に充填されたインクが加圧され、ノズル２１１からインクの液滴が外部に吐出される。
【００２４】
保持板３は、ヘッドチップ２の強度保持のために、ヘッドチップ２上面に接着剤を用いて接合されている。また、保持板３は、中央部に開口部３１を有しており、ヘッドチップ２の上面の圧電素子２４が開口部３１の内部に格納されるように構成されている。
【００２５】
接続部材４は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等からなる配線部材であり、その幅方向が保持板３の左右方向に沿うように、保持板３の上面の後側付近に接着されている。そして、接続部材４は、ボンディングワイヤ４１によって圧電素子２４と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４１は、保持板３の中央に設けられた開口部３１を通るように設けられている。また、接続部材４は、駆動回路６０（図８参照）と接続されている。これにより、駆動回路６０から、接続部材４およびボンディングワイヤ４１を介して、圧電素子２４に給電される。
【００２６】
インク流路部材５は、保持板３上面の左右方向の両端部にそれぞれ１つ接合されている。一方のインク流路部材５は、ヘッドチップ２の内部にインクを供給するためのインク供給流路５０１と、ヘッドチップ２の内部からインクを排出するためのインク循環流路５０４とを備えている。他方のインク流路部材５は、ヘッドチップ２の内部にインクを供給するためのインク供給流路５０２と、ヘッドチップ２の内部からインクを排出するためのインク循環流路５０３とを備えている。
【００２７】
以下、ヘッドチップ２、保持板３およびインク流路部材５について詳細に説明する。
【００２８】
〔ヘッドチップ〕
図４は、ヘッドチップ２の平面図である。なお、図４では、便宜上、ヘッドチップ２内部の構成については破線で示している。また、共通供給流路２５から各連通孔２２１までのインク流路については、網目のハッチングを付している。
【００２９】
ヘッドチップ２は、上面に、左右方向沿って一列に並んで設けられた圧電素子２４と、インク流路部材５からヘッドチップ２の内部にインクを供給するためのインク供給口２０１・２０２と、ヘッドチップ２の内部からインク流路部材５にインクを排出するためのインク循環口２０３・２０４等を備えている。
【００３０】
図５は、図４中の（Ｖ）−（Ｖ）線に沿う部分で切断したヘッドチップ２の断面図である。ヘッドチップ２は、下側から順にノズルプレート２１、中間プレート２２、ボディプレート２３の３枚の基板が積層され、一体化されることによって構成されている。
【００３１】
（ノズルプレート）
ノズルプレート２１は、ヘッドチップ２の最下層に位置した基板であり、例えば、ノズル層２１ａ、結合層２１ｂ、ノズル支持層２１ｃの３層から構成されるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハからなる。
【００３２】
ノズル層２１ａは、圧力室２３１から後述する連通部２１２を介して流れ込むインクを外部に吐出するノズル２１１が形成された層であり、厚さが例えば１０〜５０μｍのＳｉ基板からなる。ノズル層２１ａの下面であるノズル面２１４には、撥インク膜（図示省略）が形成されている。結合層２１ｂは、厚さが例えば０．３〜１．０μｍのＳｉＯ2基板からなる。ノズル支持層２１ｃは、厚さが例えば８０〜３００μｍのＳｉ基板からなる。このノズル支持層２１ｃには、圧力室２３１と連通する連通部２１２と、連通部２１２と連通する循環流路部２１３とが形成されている。すなわち、ノズル２１１、連通部２１２および循環流路部２１３は、全て、同じノズルプレート２１に形成されている。循環流路部２１３は、個々の圧力室２３１に対応して設けられる個別循環流路部であり、圧力室２３１からノズル２１１に向かうインクの流路中にある連通部２１２から分岐して設けられ、圧力室２３１から排出されてノズル２１１から吐出されずに残留している未吐出インクを循環させるための流路を形成している。循環流路部２１３は、中間プレート２２に形成される共通循環流路２６と連通している。
【００３３】
なお、ノズル２１１におけるインク吐出方向に垂直な断面での形状は、例えば円形であるが、ノズル２１１の断面形状は、インクを吐出することができる形状であれば特に限定されず、様々な断面形状とすることができる。例えば、ノズル２１１の断面形状は、四角形や六角形などの多角形状とすることができる。
【００３４】
ノズル層２１ａおよびノズル支持層２１ｃは、それぞれＳｉ基板で構成されているため、ノズル層２１ａとノズル支持層２１ｃは、ドライエッチングやウェットエッチングによって容易に加工することが可能である。
【００３５】
循環流路部２１３は、ノズル支持層２１ｃにおいて、結合層２１ｂに面した空隙部によって形成されているため、高精度に加工されて製造されている。なお、結合層２１ｂに面した空隙部を形成した後に、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）等を用いたウェットエッチング処理で結合層２１ｂを除去することにより、循環流路部２１３をノズル層２１ａに面した空隙部によって形成してもよい。
【００３６】
なお、上述した連通部２１２の形状をはじめ、ノズルプレート２１の各部の詳細については、後述する。
【００３７】
（中間プレート）
中間プレート２２は、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度のガラス基板からなり、ノズルプレート２１の連通部２１２に対応する位置に連通孔２２１を有している。連通孔２２１は、中間プレート２２を厚み方向に貫通して、圧力室２３１と連通部２１２とを連通するように形成されており、インクの吐出時のインク流路となる。連通孔２２１の径を流路方向の途中で絞るなど、連通孔２２１においてインクの流路の形状を調整することにより、インクの吐出において、インクに加えられる運動エネルギーを調整することができる。また、中間プレート２２には、ノズル支持層２１ｃに形成された複数の循環流路部２１３から流れてきたインクが合流する共通循環流路２６が設けられている。
【００３８】
中間プレート２２を構成するガラス基板としては、ホウケイ酸ガラス（例えば、テンパックスガラス）が好ましく用いられる。
【００３９】
（ボディプレート）
ボディプレート２３は、圧力室層２３ａと、振動層２３ｂから構成されている。圧力室層２３ａは、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度のＳｉ基板からなる。この圧力室層２３ａには、中間プレート２２の連通孔２２１に連通し、平面視で略円形状である複数の圧力室２３１と、複数の圧力室２３１に対して共通にインクを供給するための共通供給流路２５と、共通供給流路２５と各圧力室２３１とを個別に連通し、共通供給流路２５内のインクを圧力室２３１に供給するためのインレット２３２とが形成されている。インレット２３２は、圧力室２３１よりも流路が狭いくびれ部を有しており、圧力室２３１に加えられた圧力が、インレット２３２側から逃げ難くなっている。なお、くびれ部は、圧力室２３１よりも狭い流路であればよく、形状は適宜変更可能である。
【００４０】
振動層２３ｂは、厚さが例えば２０〜３０μｍ程度の薄い弾性変形可能なＳｉ基板であり、圧力室層２３ａの上面に積層されている。また、振動層２３ｂにおいて、圧力室２３１の上面は振動板２３３として機能し、振動板２３３の上面に設けられた圧電素子２４の動作（伸縮）に応じて振動板２３３が振動し、圧力室２３１内のインクに圧力を加えることができる。
【００４１】
また、振動層２３ｂは、共通供給流路２５の上面に形成されたダンパ２３４と、共通循環流路２６の上面に形成されたダンパ２３５とを有している。ダンパ２３４・２３５は、例えば、圧力室２３１に一度に圧力が加えられて共通循環流路２６に一度にインクが流れてきた場合に、わずかに弾性変形できるようになっており、インク流路における急激な圧力変化を防ぐために設けられている。
【００４２】
上記構成において、インクは、以下のように流れる。まず、図４のインク供給口２０１・２０２から共通供給流路２５にインクが供給される。次に、インクは共通供給流路２５から分岐して各ノズル２１１に対応するインレット２３２、圧力室２３１、連通孔２２１、連通部２１２、および循環流路部２１３に順に流れる。次に、各循環流路部２１３からのインクが共通循環流路２６で合流し、インク循環口２０３・２０４からインクが排出され、インク循環流路５０３・５０４（図２参照）を通って循環用サブタンク６３（図７参照）に戻される。
【００４３】
〔保持板〕
図２および図３に示すように、保持板３は、ヘッドチップ２の上面に接着剤で接合されており、厚みが例えば０．５〜３．０ｍｍ程度のＳｉ基板またはガラス基板で構成されている。保持板３にＳｉ基板またはガラス基板を用いることで、ヘッドチップ２を構成する基板と線膨張率が近づくため、接着剤として熱硬化性接着剤等を用い、加熱を伴う接合方法を用いた場合でも、保持板３とヘッドチップ２との間の反りは抑制される。
【００４４】
保持板３の平面視形状は、前後方向および左右方向のいずれにおいても、ヘッドチップ２よりも大きく形成されている。特に、保持板３の左右方向の両端部は、ヘッドチップ２よりも大きく張り出している。保持板３の中央部には、ヘッドチップ２と接合された際に、当該ヘッドチップ２の上面に配列されている全ての圧電素子２４を取り囲むことができる大きさの開口部３１が貫通形成されている。
【００４５】
開口部３１は、左右方向に沿って延びる矩形状に形成されており、開口部３１の内部に圧電素子２４を全て取り囲むことができ、かつ、ヘッドチップ２の上面の両端部に設けられたインク供給口２０１・２０２およびインク循環口２０３・２０４の位置までは至らない大きさに形成されている。保持板３を平面視した場合、ノズルプレート２１に形成された各ノズル２１１は、開口部３１よりも内側に位置する。
【００４６】
保持板３の開口部３１の下半分は、上半分よりも空間が大きくなるように形成されている。そして、開口部３１の下半分の外形は、保持板３とヘッドチップ２とが接合された際に、圧電素子２４と、圧電素子２４の前後方向に設けられた共通供給流路２５および共通循環流路２６とを内側に含む大きさで形成されている。
【００４７】
また、図２に示すように、保持板３の左右方向の両端部近傍には、ヘッドチップ２の上面に設けられたインク供給口２０１・２０２およびインク循環口２０３・２０４をそれぞれ１つずつ取り囲むことのできる大きさの貫通孔３０１・３０２・３０３・３０４が形成されている。貫通孔３０１〜３０４は、それぞれインク流路部材５とヘッドチップ２との間を連通するインク流路として用いられる。
【００４８】
〔インク流路部材〕
インク流路部材５は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の合成樹脂によって、下面が開口する箱状形状に形成されており、保持板３上面の左右方向の両端部に１つずつ配置されている。
【００４９】
以下、左右に設けられたインク流路部材５は、同様の構成であるため、右側のインク流路部材５の概略構成についてのみ説明し、左側のインク流路部材５の説明は省略する。
【００５０】
図６は、図２中の（VI）−（VI）線に沿う部分で切断したインク流路部材５の断面図である。インク流路部材５には、インク供給用の流路として機能するインク供給流路５０１と、インクを排出用の流路として機能するインク循環流路５０４が設けられている。インク流路部材５の内部には、インク供給流路５０１およびインク循環流路５０４のそれぞれに対して、インク流路部材５の内部を通過するインク中のごみや気泡等の不純物を取り除くためのフィルタ５１が設けられている。フィルタ５１は、例えば、ステンレス鋼等の金属製メッシュが用いられ、インク流路部材５内の樹脂に対して接着されている。インク供給流路５０１から供給されるインクは、フィルタ５１および貫通孔３０１を順に経てインク供給口２０１に流れる。また、インク循環口２０４から排出されるインクは、貫通孔３０４およびフィルタ５１を順に経てインク循環流路５０４に達する。
【００５１】
〔循環機構〕
次に、インクの循環機構１０７について説明する。図７は、循環機構１０７の構成を模式的に示す説明図である。循環機構１０７は、供給用サブタンク６２、循環用サブタンク６３、インク流路７２・７３・７４およびポンプ８１・８２を有している。
【００５２】
インク流路部材５のインク供給流路５０１は、インク流路７２を介して供給用サブタンク６２と接続されている。これにより、供給用サブタンク６２からインク流路部材５の内部にインクを供給し、貫通孔３０１（図６参照）およびインク供給口２０１（図６参照）を介してヘッドチップ２の内部にインクを供給することができる。
【００５３】
また、インク流路部材５のインク循環流路５０４は、インク流路７３を介して循環用サブタンク６３と接続されている。これにより、ヘッドチップ２のインク供給口２０４（図６参照）および貫通孔３０４（図６参照）を介してインク流路部材５内部に排出されたインクを、循環用サブタンク６３に排出することができる。
【００５４】
供給用サブタンク６２および循環用サブタンク６３は、ヘッドチップ２内部の共通供給流路２５および共通循環流路２６が設けられた位置基準面に対して、上下方向（重力方向）に異なる位置に設けられている。そして、当該位置基準面に対して、供給用サブタンク６２との水頭差による圧力Ｐ１および循環用サブタンク６３との水頭差による圧力Ｐ２によって、ヘッドチップ２の内部のインクを循環させることができる。
【００５５】
また、供給用サブタンク６２は、インク流路７４を介して循環用サブタンク６３に繋がっており、ポンプ８２によって、循環用サブタンク６３から供給用サブタンク６２にインクを戻すことができる。
【００５６】
また、供給用サブタンク６２は、インク流路７１を介してメインタンク６１に繋がっており、ポンプ８１によって、メインタンク６１から供給用サブタンク６２にインクを供給することができる。
【００５７】
したがって、供給用サブタンク６２および循環用サブタンク６３の水頭差、および各サブタンクの上下方向（重力方向）の位置を適宜調整することによって、圧力Ｐ１および圧力Ｐ２を調整し、適宜の循環流速でヘッドチップ２内部のインクを循環させることができる。なお、循環流路の経路中にバルブを設けておき、インク吐出時には、上記バルブを閉めることにより、インクの循環を停止させてもよい。
【００５８】
〔圧電素子の詳細について〕
本実施形態で用いる圧電素子としては、インクをノズルから吐出することができるものであれば特に限定されない。以下、圧電素子の一例である圧電素子２４の詳細について説明する。
【００５９】
図８は、圧電素子２４の断面図である。圧電素子２４は、ヘッドチップ２のボディプレート２３にて支持されており、ヘッドチップ２側から、下部電極２４１、圧電薄膜２４２（圧電体）、上部電極２４３をこの順で積層して形成されている。
【００６０】
下部電極２４１は、複数の圧力室２３１に共通して設けられるコモン電極であり、厚みが例えば０．１μｍ程度の白金（Ｐｔ）からなる層で形成されている。なお、下部電極２４１は、Ｐｔ層とヘッドチップ２との間に、チタン（Ｔｉ）や酸化チタン（ＴｉＯｘ）からなる密着層を有していてもよい。
【００６１】
圧電薄膜２４２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの強誘電体薄膜で構成されており、各圧力室２３１に対応して設けられている。圧電薄膜２４２の膜厚は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。圧電薄膜２４２の成膜方法としては、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ）などの化学的成膜法、スパッタ法やイオンプレーティング法といった物理的な方法、ゾルゲル法などの液相での成長法、印刷法など種々の方法を用いることができる。
【００６２】
上部電極２４３は、各圧力室２３１に対応して設けられる個別電極であり、厚みが例えば０．１μｍ程度の白金（Ｐｔ）からなる層で形成されている。なお、上部電極２４３は、Ｐｔ層と圧電薄膜２４２との間に密着層を有していてもよい。また、Ｐｔの代わりに、金（Ａｕ）を用いて上部電極２４３が形成されてもよい。
【００６３】
圧電素子２４は、駆動回路６０と接続部材４（図３参照）を介して接続されている。駆動回路６０は、圧電素子２４を制御する駆動制御部であり、圧電素子２４を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子２４に供給する。この駆動回路６０は、インクジェットヘッド１に設けられていてもよいし、インクジェットヘッド１の外部で、かつ、インクジェットプリンタ１００の内部に設けられ、インクジェットヘッド１の圧電素子２４と電気的に接続されていてもよい。
【００６４】
圧電素子２４は、駆動回路６０から供給される駆動信号に基づいて駆動される。すなわち、駆動回路６０から下部電極２４１および上部電極２４３に駆動信号（駆動電圧）を印加すると、圧電薄膜２４２が、下部電極２４１と上部電極２４３との電位差に応じて、厚さ方向に垂直な方向に伸縮する。そして、圧電薄膜２４２と振動板２３３との長さの違いにより、振動板２３３に曲率が生じ、振動板２３３が厚さ方向に変位（湾曲、振動）する。
【００６５】
したがって、圧力室２３１内にインクを収容しておけば、インクの吐出時には、上述した振動板２３３の振動により、圧力室２３１の体積が変化し、この体積変化によって圧力室２３１内のインクが、連通孔２２１および連通部２１２を介してノズル２１１に流れ込み、ノズル２１１からインク滴として外部に吐出される。一方、インクの非吐出時には、上述した循環機構１０７により、未吐出インクが循環することになる。
【００６６】
以上のことから、圧力室２３１を有するボディプレート２３および圧電素子２４は、圧電体（圧電薄膜２４２）に電圧を印加したときの圧電体の伸縮によって、圧力室２３１を覆う振動板２３３を振動させることにより、圧力室２３１の体積を変化させるベンドモード型のアクチュエータを構成していると言える。
【００６７】
〔ノズルプレートの各部の詳細について〕
次に、上述したノズルプレート２１の各部の詳細について説明する。図９Ａは、ノズルプレート２１の一構成例を示す平面図であり、図９Ｂは、図９ＡにおけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。ノズルプレート２１に形成される連通部２１２は、４つのテーパー壁２１２ａを有しており、４つのテーパー壁２１２ａによって規定される連通部２１２の外形は、四角錐（ここでは正四角錐、方錐）の側面によって規定される形状と略等しくなっている。つまり、４つのテーパー壁２１２ａは、四角錐の４つの側面（頂点と対向する底面を除く面）にそれぞれ対応している。そして、連通部２１２における四角錐の頂点に相当する部分にノズル２１１が位置し、連通部２１２とノズル２１１とが連通している。なお、連通部２１２において、四角錐の底面に相当する部分は、ここでは連通孔２２１（図５参照）から連通部２１２に向けてインクが流れ込むときに通過する開口部である。
【００６８】
テーパー壁２１２ａは、圧力室２３１側からノズル２１１側に向かうにつれて連通部２１２の開口面積が小さくなるように、ノズルプレート２１の厚さ方向に垂直な面Ｓ１に対して傾斜している。そして、循環流路部２１３は、４つのうちのいずれかのテーパー壁２１２ａを貫通するようにノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通している。
【００６９】
上記構成のノズルプレート２１は、例えば以下のようにして製造することが可能である。まず、ノズルプレート２１として、Ｓｉ基板を用意する。Ｓｉ基板の厚みは、例えば１５０μｍである。このＳｉ基板に対して、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma ；誘導結合プラズマ）装置を用いたボッシュプロセスにより深堀加工を行い、厚み方向の高さが例えば１０〜５０μｍのノズル２１１を形成する。ここでは、ノズル２１１として、インク吐出方向において開口径が一定のストレートノズル２１１ａを形成する。
【００７０】
次に、Ｓｉ基板のノズル２１１側とは反対側の面に対してウェットエッチングによる異方性エッチングを行う。Ｓｉ基板の表面（基板厚み方向に垂直な面）をＳｉ（１００）面とした場合、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの薬剤でＳｉ基板をエッチングすると、エッチングレートの遅いＳｉ（１１１）面が露出され、このＳｉ（１１１）面に沿ってテーパー壁２１２ａが現れ、外形が四角錐状の連通部２１２が形成される。このとき、テーパー壁２１２ａの面Ｓ１に対する傾斜角度をα（°）とすると、α＝５４．７°である。なお、面Ｓ１は、Ｓｉ（１００）面と平行である。このように、連通部２１２をウェットエッチングで形成することにより、テーパー形状の連通部２１２を容易に得ることができる。
【００７１】
また、Ｓｉ基板に対して、ドライエッチングまたはウェットエッチングを行い、連通部２１２と連通する循環流路部２１３を形成する。特に、循環流路部２１３をウェットエッチングで形成する場合、エッチング面が平滑な結晶面になり、流路抵抗が小さい良好な循環流路部２１３が形成される。また、ウェットエッチングの場合、循環流路部２１３の側面がＳｉ（１００）面に対して傾斜して流路抵抗が小さくなるため、インクが循環流路部２１３を流れやすくなって循環しやすくなる。さらに、循環流路部２１３の流路抵抗の調整も容易となる。
【００７２】
具体的なスペックの例としては、Ｓｉ基板の厚みは、１００〜３００μｍ程度であり、望ましくは１５０μｍ以下である。ノズル２１１の穴径Ｎは、１０〜５０μｍ程度、望ましくは２０〜３０μｍ程度であり、ノズル２１１の高さｈ１（ノズルプレート２１の厚み方向の長さ）は、１０〜５０μｍであり、望ましくは２０〜３０μｍ程度である。循環流路部２１３の流路方向の長さＷは、６００〜１５００μｍ程度であり、循環流路部２１３の高さｈ２は、８０〜２００μｍ程度であり、循環流路部２１３の幅（図９Ｂで奥行方向の長さ）は、２０〜５０μｍ程度である。
【００７３】
以上のように、ノズルプレート２１において、ノズル２１１と連通する連通部２１２は、テーパー壁２１２ａを有している。このように、連通部２１２の側面をテーパー形状にしてノズル２１１の側面とつなげることにより、従来の２段穴でノズルを構成する場合のように、インク流路方向に垂直な面が存在しないため、インクの流路抵抗が小さくなり、連通部２１２からノズル２１１に向かってインクがスムーズに流れ込む。これにより、圧力室２１３からノズル２１１へのインクのリフィル性を向上させることができ、大液滴のインク吐出や高速でのインク吐出にも容易に対応することが可能となる。また、リフィル性の向上により、ノズル２１１のインクメニスカスを安定して保持することもできる。
【００７４】
また、循環流路部２１３は、連通部２１２のテーパー壁２１２ａを貫通するようにノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通している。循環流路部２１３を、ノズル２１１が設けられたノズルプレート２１と同じプレートに設けることで、ノズル２１１の近傍に循環流路部２１３を位置させることができる。これにより、沈降しやすい粒子（例えば顔料）を含むインクを用いた場合でも、ノズル２１１の近傍で沈降した余分な粒子を、連通部２１２を介して効率よく循環流路部２１３に導いて回収することができる。その結果、上記粒子によるノズル２１１の目詰まりの発生を抑えることができる。また、上記粒子の回収により、上記粒子がノズルに存在することによってインクの吐出方向や吐出速度が変化するのを抑えることも可能となり、インクの吐出を安定して行うことが可能となる。
【００７５】
さらに、高速なインク吐出を行う場合、ノズル２１１からの気泡の巻き込み量も多くなるが、本実施形態では、ノズル２１１の近傍に循環流路部２１３が位置するため、巻き込んだ気泡を効率よく循環流路部２１３に導いて回収することができる。これにより、巻き込んだ気泡によるメニスカスブレークを防止することができる。
【００７６】
ここで、テーパー壁２１２ａの面Ｓ１に対する傾斜角度αが小さすぎると、テーパー壁２１２ａが水平に近づくため、インクの流路抵抗が大きくなり、リフィル性が低下することが懸念される。逆に、傾斜角度αが大きすぎると、連通部２１２の開口面積が小さくなるため（ノズル２１１の穴径を一定とする）、ノズルプレート２１と中間プレート２２との接着に用いる接着剤が連通部２１２に入り込んでそこを塞ぐおそれがある。以上のことを考えると、テーパー壁２１２ａの傾斜角度αは、３０°以上６０°以下であることが望ましい。
【００７７】
以上では、ノズル２１１をストレートノズル２１１ａで形成した例について説明した。この場合、技術の確立したボッシュプロセスを使ってＳｉの深堀加工を行うことによってストレートノズル２１１ａを形成できるため、安定した製造が可能である。しかし、ノズル２１１は、このようなストレートノズル２１１ａに限定されるわけではない。
【００７８】
図１０および図１１は、ノズルプレート２１の他の構成例を示す断面図である。ノズル２１１は、テーパーノズル２１１ｂを含んで構成されていてもよい。このとき、ノズル２１１は、図１０に示すように、テーパーノズル２１１ｂとストレートノズル２１１ａとを連結して構成されていてもよいし、図１１に示すように、テーパーノズル２１１ｂ単独で構成されていてもよい。テーパーノズル２１１ｂは、圧力室２３１側からノズル２１１のインク吐出側に向かうにつれて開口面積が小さくなるように、ノズルプレート２１の厚さ方向に垂直な面Ｓ２に対して側面２１１ｂ1が傾斜して構成されたノズルである。
【００７９】
テーパーノズル２１１ｂを形成する場合、ボッシュプロセスを応用し、テーパーを付けながらＳｉの深堀加工を行う。製造が難しい反面、インク吐出特性の改善が見込める。また、効率的なインク吐出が可能であり、ストレートノズル２１１ａの場合よりも、吐出電圧を下げることができる（小さい吐出電圧でインクを吐出させることができる）。
【００８０】
ここで、テーパーノズル２１１ｂの側面２１１ｂ1の面Ｓ２に対する傾斜角度をβ（°）としたとき、α＞βであると、連通部２１２からのインクがノズル２１１を流れる際に、テーパーノズル２１１ｂの側面２１１ｂ1が流路抵抗となってリフィル性が低下することが懸念される。このため、α＜βを満足することが望ましい。
【００８１】
特に、流路抵抗の増大を確実に抑えて、リフィル性を確実に向上させる観点では、α＜βを満足した上で、β＞６０°を満足することが望ましく、β≧７０°を満足することがより望ましく、８０°≦β≦８５°を満足することがさらに望ましい。
【００８２】
また、ノズルプレート２１の厚さ方向の沿ったノズル２１１の高さｈ１（図９Ｂ参照）は、小さければ小さいほど、ノズル２１１へのリフィル性が良好となる。この点で、ノズル２１１の高さｈ１は、５０μｍ以下であることが望ましい。
【００８３】
〔連通部の形状のバリエーションについて〕
以上では、テーパー壁２１２ａによって規定される連通部２１２の外形が、四角錐のうちで特に正四角錐の側面によって規定される形状と略等しい場合について説明したが、連通部２１２はそのような形状に限定されるわけではない。
【００８４】
図１２〜図１４は、連通部２１２の他の例を示す平面図である。ここで、以下での説明の便宜上、ノズルプレート２１の厚さ方向に垂直な面内（例えば面Ｓ１内）で互いに垂直な２方向のうち、いずれか一方向をＸ方向とし、他方向（Ｘ方向に垂直な方向）をＹ方向とする。
【００８５】
連通部２１２の外形は、図１２に示すように、Ｘ方向に横長の形状であって、底面が横長の四角錐（長方錐）の側面によって規定される形状と略等しくてもよいし、図１３に示すように、円錐の側面によって規定される形状と略等しくてもよいし、図１４に示すように、Ｘ方向に横長の形状であって、底面が横長の円錐（楕円錐）の側面によって規定される形状と略等しくてもよい。図１３および図１４の連通部２１２の形状では、テーパー壁２１２ａの数は、１個である。この他、図示はしないが、連通部２１２の外形は、四角錐以外の多角錐の側面によって規定される形状と略等しくてもよいし、傾斜角度αの異なるテーパー壁２１２ａを周方向に２個または３個つなげた形状であってもよい。いずれの場合でも、連通部２１２が上述したテーパー壁２１２ａを少なくとも１つ有していれば、従来のようにノズルを２段穴で形成する場合に比べて、インクの流路抵抗が小さくなるため、圧力室２１３からノズル２１１へのインクのリフィル性を向上させることができるなど、上述した本実施形態の効果を得ることができる。
【００８６】
〔循環流路部の形成位置について〕
図１２および図１４で示したように、テーパー壁２１２ａによって規定される連通部２１２の外形が、Ｘ方向の幅がＹ方向よりも相対的に大きくなるような、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しい場合、循環流路部２１３は、連通部２１２の外形が横長となるＸ方向の一端側でテーパー壁２１２ａを貫通するようにノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通していてもよい。この場合、Ｙ方向において、ノズル２１１の形成ピッチを狭くすることができるため、小型で高精細なインク吐出を行うことが可能なインクジェットヘッド１を実現することができる。
【００８７】
また、図１５および図１６は、循環流路部２１３の他の形成位置を示す平面図である。同図に示すように、連通部２１２の外形が、Ｘ方向の幅がＹ方向よりも相対的に大きくなるような、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しい場合、循環流路部２１３は、連通部２１２の外形が横長となるＸ方向とは異なるＹ方向の一端側に位置するテーパー壁２１２ａを貫通するようにノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通していてもよい。なお、この場合、Ｙ方向において、循環流路部２１３と、これと連通しない連通部２１２との干渉を回避するために、Ｙ方向に延びる循環流路部２１３を、折り曲げ部２１３ａにてＸ方向に折り曲げて形成する必要がある。
【００８８】
図１５および図１６のように、循環流路部２１３が、連通部２１２とＹ方向の一端側で連通すると、連通部２１２とＸ方向の一端側で連通する構成に比べて、循環流路部２１３と連通部２１２との接続部２１３ｂがノズル２１１により近い位置に配される。これにより、ノズル２１１の近傍に沈降した粒子を、連通部２１２を介してさらに効率よく循環流路部２１３に導いて回収することができる。その結果、ノズル２１１の目詰まり防止およびインクの吐出の安定化の効果を確実に得ることができる。
【００８９】
図１７は、循環流路部２１３のさらに他の形成位置を示す平面図である。同図に示すように、連通部２１２の外形が、四角錐の側面によって規定される形状と略等しい場合において、循環流路部２１３は、隣り合う２つのテーパー壁２１２ａ・２１２ａの連結部２１２ｂを貫通するようにノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通していてもよい。連通部２１２の対角部（四角錐の底面の角部に相当する部分）に循環流路部２１３を形成することにより、連通部２１２から循環流路部２１３へ流路抵抗がスムーズに変化し、循環効率が向上する。また、連通部２１２の外形が四角錐の側面によって規定される形状と略等しい場合、隣り合うテーパー壁２１２ａ・２１２ａの連結部２１２ｂは角部となるため、この角部にインク中の粒子（顔料等）が滞留しやすい。このため、連結部２１２ｂを貫通するように循環流路部２１３を形成することにより、滞留しやすい位置に滞留する粒子を確実に循環流路部２１３に導いて循環によって回収することができる。
【００９０】
また、同図に示すように、循環流路部２１３は、流路変更部２１３ｃを有していてもよい。この流路変更部２１３ｃは、連通部２１２から流れ込む未吐出のインクの流路方向を流入方向と流出方向とで変える変曲部である。循環流路部２１３に流路変更部２１３ｃを設けることにより、インクの吐出と未吐出インクの循環とに最適な流路抵抗が得られるように、循環流路部２１３の長さを調整することができる。つまり、吐出および循環に最適な設計が可能となる。
【００９１】
なお、図１５および図１６の構成では、連通部２１２から循環流路部２１３に流れ込む未吐出インクの流路方向が、折り曲げ部２１３ａにてＹ方向からＸ方向に変更されるため、上記の折り曲げ部２１３ａも、図１７で示した流路変更部２１３ｃと同様の機能を有すると言える。したがって、図１５および図１６の構成についても、吐出および循環に最適な設計を実現することができると言える。
【００９２】
〔シェアモード型アクチュエータについて〕
以上では、圧電体の伸縮による振動板の撓み変形を利用するベンドモード型のアクチュエータを備えたインクジェットヘッド１について説明したが、上述した本実施形態のノズルプレート２１の構成は、シェアモード型のアクチュエータを備えたインクジェットヘッドにも適用することができる。
【００９３】
図１８は、シェアモード型のインクジェットヘッド１のヘッドチップ２を一部破断して示す斜視図である。なお、図中の矢印はインクの流れを示し、特に破線の矢印は、循環時の未吐出インクの流れを示している。また、図１９は、図１８におけるVIII−VIII線矢視断面図である。なお、図１８で示した破線の矢印は、図１９では実線の矢印に対応している。
【００９４】
ヘッドチップ２は、ノズルプレート２１と、圧力室プレート２７とを接合して構成されている。圧力室プレート２７は、圧電体の分極方向と直交する方向に電界を加えて発生する圧電体のせん断変形により、圧力室の体積を変化させるシェアモード型のアクチュエータである。圧力室プレート２７には、複数の圧力室２３１が千鳥状に配置されているとともに、共通循環流路２６が形成されている。
【００９５】
ノズルプレート２１には、テーパー壁２１２ａを有する連通部２１２と、連通部２１２と連通するノズル２１１と、循環流路部２１３とが形成されている。循環流路部２１３は、テーパー壁２１２ａを貫通してノズルプレート２１に設けられて、連通部２１２と連通している。また、循環流路部２１３は、圧力室プレート２７の共通循環流路２６とも連通している。
【００９６】
このように、ノズルプレート２１の連通部２１２が、テーパー壁２１２ａを有し、循環流路部２１３が、このテーパー壁２１２ａを貫通して連通部２１２と連通しているため、ノズル２１１へのインクのリフィル性を向上させて、大液滴のインク吐出や高速でのインク吐出にも容易に対応することができるとともに、ノズル２１１の目詰まりを抑え、インクの吐出も安定して行うことができる。
【００９７】
特に、シェアモード型のアクチュエータでは、図１８のように、各圧力室２３１が断面長方形状に形成されるため、流路抵抗を小さくしてリフィル性を向上させる観点からは、テーパー壁２１２ａによって規定される連通部２１２の外形は、平面視で、圧力室２３１の上記断面形状と相似形であるか、相似形に近い形状であることが望ましいと考えられる。つまり、連通部２１２の外形は、底面が横長の四角錐または円錐（楕円錐）の側面によって規定される形状と略等しいことが望ましいと考えられる。
【００９８】
次に、上述した圧力室プレート２７の製造方法について説明する。図２０は、圧力室プレート２７の製造工程を示す断面図である。まず、下部基板２７１上に、２枚の圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂをこの順で接合する。圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂに用いる圧電素子材料としては、例えばＰＺＴなど、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電素子材料を用いることができる。圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂは、互いに分極方向（矢印で示す）が反対方向を向くように積層され、下部基板２７１上に接着剤を用いて接着される。
【００９９】
次に、２枚の圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂに亘って、ダイシングブレード等を用いて複数の平行な溝を研削する。これにより、下部基板２７１上に高さ方向で分極方向が反対となる駆動壁２７２を並設する。各溝は、圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂの一方の端から他方の端に亘ってほぼ同じ一定の深さで研削することで、ストレート状のインクチャネル２７３となる。このインクチャネル２７３は、圧力室２３１に対応する部分である。
【０１００】
なお、下部基板２７１を用いる代わりに、厚手の圧電素子基板２７２ａを用い、薄手の圧電素子基板２７２ｂ側から厚手の圧電素子基板２７２ａの中途部にまで至る複数の平行な溝を研削することにより、高さ方向で分極方向が反対となる駆動壁２７２を形成してもよい。この場合、駆動壁２７２と下部基板部分とを一体的に形成することができる。
【０１０１】
続いて、各インクチャネル２７３の内面に駆動電極２７４を形成する。駆動電極２７４を形成する金属は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等があるが、電気抵抗の面からは、ＡｌやＣｕを用いることが好ましく、腐食や強度、コストの面からは、Ｎｉを用いることが好ましい。駆動電極２７４の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等が挙げられる。
【０１０２】
その後、図２１に示すように、駆動壁２７２（圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂ）に上部基板２７５を接着剤で接合する。ここで、上部基板２７５および下部基板２７１として、駆動壁２７２を構成する圧電材料と同一の基板材料を脱分極して用いると、駆動時の熱の影響による熱膨張係数の差に起因する反りや変形を防止することができる。
【０１０３】
次に、上記で得られた基板を、インクチャネル２７３の長さ方向と直交する面に沿う複数のカットラインＣ１、Ｃ２、・・・に沿って切断することにより、上部基板２７５、駆動壁２７２および下部基板２７１を接合してなる１枚のハーモニカタイプの複数の基板２７６が得られる。
【０１０４】
続いて、図２２に示すように、２つの上部基板２７５・２７５同士が対向するように、かつ、上段と下段とでインクチャネル２７３の位置がずれるように、２つの基板２７６・２７６を、接着剤を用いて積層することにより、各インクチャネル２７３（圧力室２３１）が千鳥状に配置された圧力室プレート２７が得られる。
【０１０５】
図２３は、圧力室プレート２７のインク吐出時の駆動壁２７２の形状を示す断面図である。圧力室プレート２７において、駆動電極２７４（図２０参照）を図示しない駆動回路と電気的に接続し、駆動電極２７４を介して駆動壁２７２（圧電素子基板２７２ａ・２７２ｂ）に、分極方向に垂直な方向の電界を加えると、駆動壁２７２は図２３のようにせん断変形を起こし、これによって隣り合う駆動壁２７２・２７２で挟まれたインクチャネル２７３、つまり、圧力室２３１の体積が変化する。このような圧力室２３１の体積変形により、圧力室２３１内のインクがノズル２１１（図１８参照）から吐出される。
【０１０６】
〔補足〕
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【０１０７】
以上で説明した本実施形態のインクジェットヘッド、インクジェットプリンタおよびインクジェットヘッドの製造方法は、以下のように表現することができる。
【０１０８】
本実施形態のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室を有し、前記圧力室の体積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室と連通する連通部と、前記連通部と連通し、前記アクチュエータによる前記圧力室の体積変化によって、前記圧力室から前記連通部を介して流れ込むインクを外部に吐出するノズルと、未吐出のインクを循環させるための循環流路部とを有するノズルプレートとを備え、前記連通部は、少なくとも１つのテーパー壁を有しており、前記テーパー壁は、前記圧力室側から前記ノズル側に向かうにつれて前記連通部の開口面積が小さくなるように、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対して傾斜しており、前記循環流路部は、前記少なくとも１つのテーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通している。
【０１０９】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、四角錐、円錐、楕円錐のいずれかの側面によって規定される形状と略等しくてもよい。
【０１１０】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、四角錐の側面によって規定される形状と略等しく、前記循環流路部は、隣り合う２つの前記テーパー壁の連結部を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通していてもよい。
【０１１１】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しく、前記循環流路部は、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうち、前記連通部の外形が横長となる方向の一端側で前記テーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通していてもよい。
【０１１２】
前記テーパー壁によって規定される前記連通部の外形は、底面が横長の四角錐または楕円錐の側面によって規定される形状と略等しく、前記循環流路部は、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうち、前記連通部の外形が横長となる方向とは異なる方向の一端側で前記テーパー壁を貫通するように前記ノズルプレートに設けられて、前記連通部と連通していてもよい。
【０１１３】
前記テーパー壁の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度は、３０°以上６０°以下であることが望ましい。
【０１１４】
前記ノズルは、開口径が一定のストレートノズルであってもよい。
【０１１５】
前記ノズルは、前記圧力室側からインクの吐出側に向かうにつれて開口面積が小さくなるように、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対して側面が傾斜したテーパーノズルを含んでいてもよい。
【０１１６】
前記連通部の前記テーパー壁の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度をα（°）とし、前記テーパーノズルの前記側面の、前記ノズルプレートの厚さ方向に垂直な面に対する傾斜角度をβ（°）としたとき、
α＜β
であることが望ましい。
【０１１７】
β＞６０°
であることが望ましい。
【０１１８】
前記ノズルプレートの厚さ方向の沿った前記ノズルの高さは、５０μｍ以下であることが望ましい。
【０１１９】
前記循環流路部は、前記連通部から流れ込む前記未吐出のインクの流路方向を変える流路変更部を有していることが望ましい。
【０１２０】
前記アクチュエータは、圧電体に電圧を印加したときの前記圧電体の伸縮によって、前記圧力室を覆う振動板を振動させることにより、前記圧力室の体積を変化させるベンドモード型であってもよい。
【０１２１】
前記アクチュエータは、圧電体の分極方向と直交する方向に電界を加えて発生する前記圧電体のせん断変形により、前記圧力室の体積を変化させるシェアモード型であってもよい。
【０１２２】
本実施形態のインクジェットプリンタは、上述したインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる。
【０１２３】
本実施形態のインクジェットヘッドの製造方法は、上述したインクジェットヘッドを製造する製造方法であって、前記連通部をウェットエッチングで形成してもよい。また、前記循環流路部をウェットエッチングで形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明のインクジェットヘッドは、インクジェットプリンタに利用可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
１      インクジェットヘッド
２１      ノズルプレート
２３      ボディプレート（アクチュータ）
２４      圧電素子（アクチュエータ）
２７      圧力室プレート（アクチュエータ）
１００      インクジェットプリンタ
２１１      ノズル
２１１ａ    ストレートノズル
２１１ｂ    テーパーノズル
２１１ｂ1   側面
２１２      連通部
２１２ａ    テーパー壁
２１２ｂ    連結部
２１３      循環流路部
２１３ａ    折り曲げ部（流路変更部）
２１３ｃ    流路変更部
２３１      圧力室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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